Robotergestütztes und zugleich flexibles Pipettieren

W przełomowej komórce do pipetowania zastosowano Stäubli TX2-60L w wersji Stericlean. (Copyright: ESSERT Robotics)

Stäubli Stericlean Roboty mogą pracować na stałe w aseptycznych środowiskach produkcyjnych. Tym samym otwierają robotykę na nowe obszary. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

stääuble de (Copyright: Stääubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Jako powtórne zadanie, które musi odbywać się przy wysokich wymaganiach higienicznych, pipetowanie w badaniach farmaceutycznych doskonale nadaje się do zautomatyzacji wspomaganej przez roboty. Trudności pojawiają się, gdy jednocześnie wymagana jest elastyczność, ponieważ źródłowe i docelowe naczynia muszą być obsługiwane w różnych rozmiarach. ESSERT Robotics podjęło się tego tematu i opracowało pierwsze w pełni zautomatyzowane i jednocześnie elastyczne rozwiązanie robotyczne do pipetowania i alokacji. Kluczową rolę odgrywa tutaj robot Stericlean od Stäubli.

W badaniach oraz przy produkcji produktów farmaceutycznych odgrywa kluczową rolę pipetowanie i alokacja substancji. Przy tej powtarzalnej czynności konieczne jest przestrzeganie rygorystycznych wymagań czasowych i bezpieczeństwa, a także przeprowadzanie ich w warunkach sterylnych.

Z tego powodu w badaniach farmaceutycznych wykształciły się rozwiązania w pełni zautomatyzowane, opracowane na bazie dostępnych urządzeń laboratoryjnych.

Dotychczas automatyzacja napotykała ograniczenia tam, gdzie nie wystarczały jedynie powtarzalne zadania. Na przykład, gdy trzeba było pipetować zarówno z małych, jak i dużych naczyń (lub do nich), konieczny był i nadal jest udział operatora ludzkiego.

Przełomowe rozwiązanie: robot z elektroniczną pipetą

ESSERT Robotics, specjalista od elastycznych rozwiązań automatyzacyjnych z Bruchsal, opracował teraz przełomową komórkę robotyczną do tego właśnie zakresu zadań. Rozwiązanie składa się z sześciostopniowego robota marki Stäubli, wyposażonego w elektroniczną pipetę, który realizuje zadania obsługi w zakresie roboczym mikrobiologicznej szafki bezpieczeństwa.

Nie jest to zwykły robot przemysłowy, lecz robot Stericlean od Stäubli. Ta seria – w tym przypadku zastosowano kompaktowy model TX2-60L Stericlean – została specjalnie opracowana do pracy w aseptycznych obszarach produkcyjnych klasy A.

Przeznaczony do pracy w aseptycznym środowisku

Całkowicie zamknięta konstrukcja robota, wykonanie szczególnie narażonych części ze stali nierdzewnej oraz specjalne obróbki powierzchni tworzą warunki umożliwiające trwałą pracę robotów TX2 Stericlean w aseptycznych obszarach produkcyjnych. Są one zgodne z GMP i spełniają normy ANSI/RIA R15.06. Ponadto wspierają wysokie wymagania AAP. Dzięki tym właściwościom zapewniają kompleksową ochronę produktów, które obsługują, pakują lub pipetują.

Oznacza to, że można zautomatyzować procesy wolne od zarazków, w których użycie standardowych robotów byłoby całkowicie niemożliwe – na przykład podczas pipetowania. Kolejną zaletą jest zastosowanie opatentowanej technologii napędu JCS od Stäubli, która pozwala na trwałe spełnianie wysokich wymagań dotyczących precyzji pipetowania.

Pipetowanie na mikrobiologicznej szafce bezpieczeństwa

Z tym robotem jako główną komponentą ESSERT opracował system automatyzacji dla techniki laboratoryjnej z dotąd niespotykaną elastycznością. Obsługa i pipetowanie odbywają się na mikrobiologicznej szafce bezpieczeństwa klasy II firmy Weiss Pharmatechnik, specjalnie zaprojektowanej do tego zastosowania. Spełnia ona wymagania normy DIN EN 12469 („Technika biotechnologiczna – kryteria wydajności dla mikrobiologicznych szafek bezpieczeństwa”) i zapewnia czyste powietrze klasy ISO 5 zgodnie z ISO 14644-1 lub klasę A czystego powietrza zgodnie z EU-GMP Annex 1 (warunki aseptyczne).

Ponadto obszary kontaminacji pod powierzchnią roboczą są utrzymywane pod ujemnym ciśnieniem 0,5 m/s, co zapobiega wydostawaniu się cząstek z obszaru roboczego. Wymagana powietrze jest pobierane z pomieszczenia i odprowadzane na zewnątrz nad dachem szafki za pomocą filtra HEPA.

Elastyczne pipetowanie – od naczyń kilku mililitrów do dwóch lub trzech litrów

Tak wygląda opis środowiska, w którym odbywa się innowacyjne – ze względu na elastyczność – w pełni zautomatyzowane pipetowanie. Kluczową innowacją jest to, że robot Stäubli potrafi obsługiwać wiele różnych źródeł i celów, w tym naczynia o różnych rozmiarach, od kilku mililitrów do 2 lub 3 litrów. Taka elastyczna automatyzacja jest na przykład pożądana, gdy konieczne jest pipetowanie mniejszych partii bez opóźnień, aby efektywnie zarządzać przepływem pracy w laboratorium. Dodatkowo minimalizuje się ryzyko zanieczyszczenia procesu z zewnątrz.

(Prawie) wszystko jest możliwe: pobieranie próbek z zamrożonych mediów, automatyczne odkręcanie nakrętek…

W zależności od zastosowania, robot Stäubli TX2-60L może również podzielić pipetowany materiał na kilka naczyń docelowych, czyli dokonać alokacji. W razie potrzeby, elektryczny chwytak może pobrać naczynia z zamrożonymi mediami z w pełni zintegrowanego ultrazimnego chłodziarki.

Po określonym czasie rozmrażania robot za pomocą pipety pobiera medium i próbuje nim naczynia docelowe. W zależności od zastosowania, automatyczny odkręcacz nakrętek zapewnia wyższą wydajność. Opcjonalnie próbki mogą być automatycznie oznaczane etykietami. Wysoka prędkość pracy robota gwarantuje dużą wydajność i maksymalną produktywność.

Spełnienie wymagań GMP

System operacyjny OS od ESSERT korzysta z sprawdzonych funkcji ścieżki audytu i jakości PM, dzięki czemu w pełni spełnia wymagania GMP. Dzięki precyzyjnemu pozycjonowaniu pipety na ramieniu robota i wielokrotnym kontrolom, zapewniana jest bardzo wysoka jakość procesu. Całe rozwiązanie jest wykonane ze stali nierdzewnej i spełnia wszystkie wymagania higieniczne. Kompaktowa konstrukcja oszczędza cenną przestrzeń laboratoryjną.

Podsumowanie: Nowa efektywność w automatyzacji laboratorium

Za pomocą opracowanego przez ESSERT Robotics w pełni zautomatyzowanego systemu pipetowania użytkownik może wykonywać szeroki zakres rutynowych czynności laboratoryjnych, które wymagają pewnej elastyczności, całkowicie niezależnie od personelu i w dowolnym momencie. Urządzenie działa dokładnie wtedy, gdy jest potrzebne, co umożliwia realizację kolejnych procesów „just-in-time”.

Manualne błędy, nieefektywne wykorzystanie personelu, ryzyko zanieczyszczenia dla ludzi i mediów oraz przestoje spowodowane brakiem lub nieużytecznym połączeniem odchodzą do przeszłości – a robotyka zdobyła kolejne (elastyczne) pole zastosowań w sterylnych obszarach przemysłu farmaceutycznego.